JP7346393B2 - 光接続デバイスおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバデバイスを互いに接続する分野に関する。本発明は、インターベンショナル医療デバイスおよびインターベンショナル治療処置、特に、光学インテロゲーション技術を用いた低侵襲医療処置に適用される。

低侵襲医療インターベンションでは、カテーテルをターゲット領域に進めるためにガイドワイヤが使用される（例えば、低侵襲心臓血管インターベンション中にカテーテルを心臓まで進めるためのガイドワイヤ）。これらの処置は一般的に、例えば、カテーテルとガイドワイヤの２次元投影画像を写すリアルタイムＸ線画像を用いてガイドされる。しかし、Ｘ線撮像は、撮像の２Ｄ性質、および患者と医師とへの電離放射線という課題を伴う。より実行可能な代替手段は、有害な放射線を要さずに医療機器の完全な３次元形状情報を提供し得る光学形状検知技術を使用することである。光ファイバを使用して空間センシティブ曲がりおよび捩じれ検知を実装する１つの方法は、長さ沿いにＦＢＧ（ｆｉｂｅｒ－Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇｓ）を有する複数のファイバコアを組み合わせることである。構成の一例として、長手方向のファイバ軸に沿ってらせん状に向けられた３つ以上のファイバコアを備え、らせんの中心における追加のまっすぐなファイバコアを含む構成が挙げられる。具体的には、低侵襲処置では、ガイドワイヤの近位端上でのカテーテルのバックロードを容易にするために、近位端に光コネクタを備えた光学形状検知可能ガイドワイヤが使用される。ガイドワイヤは、診断または治療用カテーテルの導入前に、インターベンションのターゲット領域まで進められ得る。ガイドワイヤは、典型的には、ガイドワイヤの近位端においてカテーテルを装着すること、およびターゲット領域に到達させるためにガイドワイヤ上でカテーテルを前進させることを容易にするよう特別に設計された材料特性を備えた細いワイヤである。

カテーテルを前進させる前にガイドワイヤをターゲット領域に到達させることが必要な場合、カテーテルのバックロード前のガイドワイヤ前進段階中に形状感知機能を使用することが望ましいであろう。しかし、形状検出機能を備えたガイドワイヤを使用するには、バックロードが通常行われる箇所で、光コネクタを介して光学システム（例えば、光学インテロゲータコンソール）に接続する必要がある。バックロードを可能にするには、ガイドワイヤの継続的な形状検出のために光接続を再確立する前に標準カテーテルをガイドワイヤにバックロードすることができる程度に十分小さい、ガイドワイヤのための光コネクタが必要である。

バックロード可能なガイドワイヤについて、例えばＷＯ２０１６／１９３０５１Ａ１に記載されているように、１つまたは複数のＧＲＩＮ（ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ）レンズを備えた光コネクタが提案されている。そのコンパクトさや、本来的に低い表面反射のため、ＧＲＩＮレンズは光コネクタの光学コンポーネントとして有望な選択肢である。通常のレンズでは、光の集束は、軸方向（光の伝搬の一般的方向）における屈折率の違いに起因する入射面および出射面での光の屈折に依拠する。ＧＲＩＮレンズではこれは異なる。ＧＲＩＮレンズは放射状の屈折率プロファイルを有し、その動作範囲内で（開口および開口数によって与えられる）、レンズ内で光が光軸に向かって曲げられる（すなわち、光が集束する）。つまり、ＧＲＩＮレンズの場合、屈折率の軸方向の変化なしに集束が生じ得るため、（通常のレンズの場合に生じる）軸方向の屈折率ステップでの光の反射が存在しない。この特性は、２つの光コネクタ間の接続が確立された際に、全ての空気からガラスへの移行を排除するために使用される。ＧＲＩＮレンズは、コリメートされたビーム群が、（シングルモード）マルチコアセンサファイバのコアにおける焦点に向かって／焦点からコネクタに入る／コネクタから出ることができるような長さで作られている。しかし、光ファイバの形状を測定および計算するには、光ファイバの全てのファイバコアの形状再構成のために相対的開始位置をミクロンレベルで揃えることができるよう、ある程度の認識可能な反射が必要である。ＧＲＩＮレンズの端面からの比較的低いが十分な反射は、この目的を果たすのに非常に有用で安定した自然な選択であると思われる。光学検知処置の開始方向および開始位置を知るために、ＧＲＩＮレンズから光ファイバへの移行から始まる、例えば２０～４０ｍｍの光ファイバの最初の短いセクションは、まっすぐに（または少なくとも既知の形状で）維持される必要がある。したがって、バックロード可能なガイドワイヤのコネクタはかなり硬いロッドとして設計され、長さは数センチメートルであり得る。

バックロード可能なガイドワイヤを使用する際の別の問題は無菌性である。ＷＯ２０１６／１９３０５１Ａ１は、例えばフォイルなどの光学要素を、ガイドワイヤの近位端のコネクタと、非無菌ゾーン内の光学コンソールに接続されるパッチコードの遠位端におけるコネクタとの間の無菌バリアとして使用することを開示する。バックロード処置の場合、ガイドワイヤコネクタをパッチコードコネクタに接続する際に、カテーテルがバックロードされるガイドワイヤコネクタがパッチコードコネクタによって汚染されないことを保証しなければならない。

したがって、患者を保護するために、第１の光ファイバデバイス（例えば、ガイドワイヤ）の接続部、および第２の光ファイバデバイス（例えば、パッチコード）のカウンタコネクタにおいて無菌バリアを形成する必要がある。しかし、無菌バリアは光学的に透明で、十分に低い光学反射を有していることが要求され、過度の光損失や収差を引き起こすことなく光を透過させる必要がある。そのために、第１のコネクタ（例えば、ガイドワイヤコネクタ）と第２コネクタ（例えば、パッチコードまたはコンソールコネクタ）とのアクティブな機械的位置合わせが要求され得る。

したがって、第１の光ファイバデバイスの第１のコネクタと第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタとの間の光学的接続を行う際には２つのタスクを達成しなければならない。１つ目のタスクは、２つのコネクタを互いに対して適切に光学的に位置合わせし、医療インターベンション処置などの処置中にこの位置合わせを維持することである。もう１つのタスクは、特に、第１の光ファイバデバイスの後部上に他のインターベンショナルデバイスが装着され、患者の体内に押し込まれる場合、無菌性を維持することである。換言すれば、良好な光学的性能を有しつつ、無菌性の要件を満たす光学的接続が要求される。

米国特許第５２８３８５０号は、ファイバをコネクタボディに対して定位置に保持するために剛体のコネクタボディ内にファイバを収容するための変形可能スリーブを備えた光ファイバコネクタを開示する。圧縮後、スリーブの前端はボディ内で後方に維持される。

本発明の目的は、光学的特性および機械的特性、さらには無菌性に関して改善された、第１の光ファイバデバイスの第１のコネクタを第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタに光学的に接続するための光接続デバイスを提供することである。

本発明の他の目的は、光ファイバデバイス間の無菌で光学的に良好な性能の接続を提供する、第１の光ファイバデバイスの第１のコネクタを第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタに光学的に接続する方法を提供することである。

本発明の一側面によれば、第１の光ファイバデバイスの第１のコネクタを第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタと光軸に沿って光学的に接続するための光接続デバイスが提供され、前記光接続デバイスはプラグ部およびクランプ部を備え、
前記プラグ部は、長手方向シャフト軸を有する細長いシャフトと、前記第１のコネクタを受け入れるための、前記シャフト軸に沿って前記シャフト中を延びるルーメンとを有し、前記プラグ部はさらに、前記シャフトの第１の端部においてキャップを有し、前記キャップは、前記第１のコネクタを前記ルーメン内に挿入するための挿入開口部を有し、前記開口部は、前記ルーメンと位置合わせされ、かつ前記ルーメンと連通し、前記プラグ部は、前記ルーメンを含む前記シャフトの内部を環境に対して閉じる固体要素を有する光学窓を有し、前記プラグ部は、少なくとも部分的に変形可能であり、
前記プラグ部は、少なくとも部分的に前記クランプ部内に挿入されるように構成され、前記クランプ部は、前記プラグ部が前記クランプ部内に少なくとも部分的に挿入されたとき、且つ、前記第１のコネクタが前記プラグ部の前記シャフトの前記ルーメン内に挿入されたとき、前記第１のコネクタを前記光軸に対して所定の位置および向きにクランプして保持するように、前記クランプ部が締め付けられて前記プラグ部を変形させる力を、前記プラグ部に加える。

光接続デバイスは、光軸に沿って第１のコネクタおよび第２のコネクタを接続するように構成され、ここで、光軸は第２のコネクタによって定められ、すなわち第２のコネクタを含む。接続が確立されると、第１のコネクタは第２のコネクタと位置合わせされており、よって、光軸と位置合わせされている。本発明に係る光接続デバイスは、プラグ部とクランプ部とを備える。プラグ部は、光ファイバデバイスのコネクタ、例えばバックロード可能なガイドワイヤのコネクタを受け入れるように設計される。プラグ部は、好ましくはまっすぐである細長いシャフトを有する。バックロード可能なガイドワイヤの典型的なコネクタの長さに良好に適合させることができるよう、プラグ部のシャフトは数センチメートルの長さを有し得る。プラグ部はさらに、プラグ部を操作するときにハンドルとして機能し得るキャップを有する。キャップはさらに、コネクタをプラグ部のシャフト内に挿入するのに役立つ。キャップおよびシャフトはまた、２つのコネクタを接続するときに無菌性を提供し得る。特に、プラグ部のキャップの、シャフト軸に対して垂直な寸法は、シャフトの横方向の寸法よりも著しく大きい可能性があり、例えば２～１０倍大きい可能性がある。円筒状の形状を有し得るシャフトは、数ミリメートル程度の小さい外径、例えば２～５ｍｍ、または場合によってはそれ以下の外径を有し得る。細長いシャフトは、第１のコネクタがシャフト内に挿入されたときに自動的に第１のコネクタをシャフト軸と位置合わせすることができるので、有利である。したがって、本発明に係る光接続デバイスにより、コネクタを互いに位置合わせする上でのあらゆる問題を回避することができる。接続を固定する前に第１のコネクタを第２のコネクタに対して回転方向に位置合わせするために、コネクタがシャフト内に挿入されたときにコネクタがシャフト軸を中心に回転可能である場合は有利であり得る。

さらなる無菌手段として、シャフトは、光ファイバデバイスによって使用される波長に関して光学的に透明な固体要素によって形成され得る、またはそのような固体要素を含み得る光学窓を有する。特に、光学窓は、接続が確立されたとき、無菌コネクタと非無菌コネクタとの間でシャフトのルーメンを機械的に閉じ得る。光学窓は、プラグ部のキャップとは反対側のシャフトの端部に、または端部の近くに配置され得る。本明細書の実施形態で使用される固体要素は、固体状態の要素として理解されるべきであり、例えばガラス板のように硬いまたは堅くてもよく、または、例えばフォイルや膜のように柔らかくてもよい（特に、柔軟または変形可能）。

クランプ部は、プラグ部がクランプ部内に挿入されたときにプラグ部を変形させるようプラグ部に作用する力を提供する機能を有する。クランプ部を締め付けるまたは閉じるときに力を加えることにより、プラグ部が変形し、それにより、第１のコネクタが光軸に対して所定の位置および向きでクランプされて保持される。光軸は、長手方向の対称性、例えば光接続デバイスの中心軸によって定められ得る。クランプ部がプラグ部に力を加えたとき、キャップは変形せず、プラグ部のシャフトのみが変形してもよいが、本発明はこれに限定されない。クランプ部はさらに、第２のコネクタを第１のコネクタと整列した状態で保持するように構成され得る。

全体として、本発明に係る光接続デバイスは、光ファイバデバイス（例えば、ガイドワイヤ）のコネクタに十分な無菌性を提供し、また、複数の光ファイバデバイスのコネクタ間の光接続の光学的特性を改良する。

本発明の好ましい実施形態が従属請求項に定義されている。

好ましい実施形態によれば、光接続デバイスは、ドレープまたはソックスと協働するよう配置され、ドレープまたはソックスはクランプ部上に配置され、また、ドレープまたはソックスは、プラグ部がクランプ部内に挿入されるために通過可能な穴を有する。プラグ部がクランプ部内に挿入されると、ドレープまたはソックスは両者間に挟まれ得る。ドレープまたはソックスは、インターベンショナルデバイス（例えば、ガイドワイヤ）のコネクタを無菌状態に保つのに有利であり得るさらなる手段である。ソックスは、外科処置において手術台の上に落ち得るスカートを有し得る。ドレープ、ソックス、およびスカートは、一方ではコネクタクランプ部と患者台との間に、そして、他方ではインターベンショナルデバイス（例えば、ガイドワイヤ）と患者との間に、拡張された無菌バリアを提供し得る。

ドレープまたはソックスの穴は、好ましくは、キャップよりも、または、プラグ部がクランプ部内に挿入されたときにドレープまたはソックスの穴の中に配置されるキャップの部分よりも小さい。さらに、ドレープまたはソックスは、プラグ部のキャップとクランプ部との間を密閉するように構成され得る。これにより、非無菌流体がプラグ部またはクランプ部の内部に入り、非無菌流体がインターベンショナルデバイスのコネクタと接触することが回避され、無菌性がさらに改善される。ドレープまたはソックスは、プラグ部とともに、患者およびインターベンショナルデバイスのための無菌ゾーンを非無菌ゾーンから分離するバリアを形成する。

また、シャフトのルーメンが、シャフトの圧縮に関していわゆる中立線上に配置されていると有利であり、これは、クランプ部によって加えられる圧縮力下でルーメンの位置が移動しないことを意味する。典型的には、互換性および製造の容易さのために、これは接続デバイスの対称線であり、したがって、シャフトのルーメンはシャフトの中心に配置され、シャフトは、ルーメンと流体連通する少なくとも１つの細長いチャネルを有し得る。この中心ルーメンは、より一般的には中立ルーメンと呼ばれ、第１のコネクタが挿入されるルーメンである。

特に第１のコネクタと第２のコネクタとを接続するとき、気体（例えば、空気）または液体（例えば、生理食塩水、水、または血液）がチャネルを通って逃げることができるため、このような１つまたは複数のチャネルは有利である。したがって、光接続デバイス内の圧力は上昇せず、常に均一になり得る。

シャフトは、中立ルーメンと流体連通し、ルーメンの周りに角度をずらして分配されて配置された複数のチャネルを有し得る。複数のチャネルは中立ルーメンの一部であってもよいし、または中立ルーメンとは分かれていてもよい。

任意の数のチャネルが設けられ得るが、より好ましくは、８、６、または５つのシャフト内のチャネルがルーメンを取り囲み、ルーメンと流体連通する。チャネルは、プラグ部内のコネクタをクランプするためにクランプ部がプラグ部に力を加える際、プラグ部のシャフトの変形可能性に好適に寄与し得る。

好ましくは、シャフトの変形が好適に回転対称であるよう、チャネルは中立ルーメンの周りに等間隔で角度をずらして分配され、これにより、クランプ部が締め付けられたときにコネクタを所定の位置に保持しやすくなる。クランプ力の最適な対称性および均一性のために、クランプ部は、プラグ部内のチャネルと同じ数、またはその整数倍のクランプセクションを有し得る。

さらに好ましくは、プラグ部のシャフトは弾性変形可能である。

プラグ部が弾性変形可能である場合、プラグ部が損傷することなく、そして無菌バリアを破壊することなく、クランプおよびクランプ解除を繰り返すことができるので、同じプラグを複数回、使用することができる。好ましくは、プラグ部の材料は、第１のコネクタを容易に滑り込ませるのに十分に滑らかであり得るが、クランプ部が締め付けられてプラグ部が第１のコネクタに向かって圧縮されるとき、第１のコネクタとプラグ部の材料との間に十分な摩擦が要求される。

また、光学窓の固体要素は、第１のコネクタの第１の光学要素および第２のコネクタの第２の光学要素のうちの少なくとも１つの屈折率と合致する屈折率を有する透明要素を含み得る。

光学窓が第１のコネクタおよび／または第２のコネクタの光学要素と屈折率において合致している場合、これらの界面での望ましくない反射および屈折が回避され得る。

また、光学窓の固体要素は、ルーメンの長手方向に弾性変形可能、特に圧縮可能な透明要素を備えてもよい。透明要素を間に挟んで光ファイバデバイスのコネクタを合わせると、空隙が残り、光学反射を引き起こす可能性がある。例えば、コネクタ端部の研磨プロセスの結果として、小さいが避けられない角度が生じ得る。これらの幾何学的相違を克服するために、透明要素は好ましくは、コネクタ間の接続を確立することにより、界面における空隙がなくなるまで透明要素を圧縮することができるよう、十分な圧縮性および十分な厚さを有する。したがって、この手段は、光接続デバイスの光学的パフォーマンスをさらに向上させ得る。

また、プラグ部のキャップは、クランプ部内にスナップフィットされる部分を有し得る。プラグ部をクランプ部と組み合わせる際、プラグ部はクランプ部内に挿入され、初期状態において、クランプ部内にスナップフィットされるまたはカチッと嵌められることで予備固定され得る。これにより、コネクタ間の接続を確立するときに光接続デバイスを操作しやすくなる。プラグ部がクランプ部内にスナップフィットされた後、第１のコネクタをプラグ部のシャフト内に滑り込ませることによって第１のコネクタがプラグ部内に挿入され得る。この滑り込み動作は、クランプ部内のプラグ部のスナップフィットシートによって妨害されない。

さらに、プラグ部のキャップは、挿入開口部を含む漏斗状またはトランペット状の端部を有し得る。キャップの漏斗状またはトランペット状の端部は、プラグ部内への第１のコネクタの挿入を好適に促すまたは容易にする。

また、プラグ部内に挿入されるときであって、クランプ部が締め付けられる前、第１のコネクタは、プラグ部の長軸を中心にプラグ部に対して回転可能であってもよい。

さらに、第２のコネクタは、長軸を中心にプラグ部および第１のコネクタに対して回転可能であってもよい。

このような構成は、コネクタがマルチコア光ファイバを含み、両コネクタのファイバコアを回転方向に正しく位置合わせすることが必要であり得る場合、特に有利である。そのような位置合わせは、コネクタの一方または両方を光軸（例えば、光接続デバイスの長手方向の対称軸）を中心に回転させることにより、容易に実行することができる。

これに関して、プラグ部のシャフトは、クランプ部が締め付けられていない、またはわずかに事前締め付けされているとき、第１のコネクタがシャフト内で摺動することを可能にし、クランプ部が締め付けられたとき、第１のコネクタを所定の位置に保持するための摩擦を提供するガイド内面を有し得る。

また、光接続デバイスは、第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタをクランプ部に接続して保持する構造をさらに備え得る。この構造は、クランプ部の構成要素であってもよい。第２のコネクタは、プラグ部がクランプ部内に挿入される前に、クランプ部に予め取り付けられていてもよい。そのような構造は、例えばプラグ部がクランプ部内に挿入される前に第２のコネクタが挿入され得る、光軸と位置合わせされた穴を有するソケットであり得る。クランプ部は、ソケットの穴と同軸のプラグ部のシャフトを収容するための穴を有し得る。そのような構成は、接続を確立する際、光軸に沿って両コネクタを適切に互いに対して位置合わせすることをさらに容易にする。

第２の側面によれば、第１の光ファイバデバイスの第１のコネクタを第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタと光学的に接続する方法が提供され、前記方法は、
細長いシャフト中を延びるルーメンを備えた前記シャフトを有するプラグ部と、挿入開口部を有する前記シャフトの第１のシャフト端部におけるキャップとを提供するステップであって、前記開口部は、前記ルーメンと位置合わせされ、かつ前記ルーメンと連通し、前記プラグ部は、前記ルーメンを含む前記シャフトの内部を環境に対して閉じる固体要素を有する光学窓を有する、提供するステップと、
クランプ部を提供するステップであって、前記第２のコネクタがクランプ部に接続される、提供するステップと、
前記光学窓が、前記光学窓の片側において前記第２のコネクタと接触するよう、前記プラグ部を少なくとも部分的に前記クランプ部内に挿入するステップと、
前記第１のコネクタが反対側において前記光学窓と接触するよう、前記第１のコネクタを前記プラグ部内に挿入するステップと、
前記クランプ部を締め付けて前記プラグ部に力を加えることで、前記第１のコネクタをクランプして、前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに対して所定の位置および向きに保持するよう、前記プラグ部を変形させるステップとを含む。

クレームされる方法は、従属請求項に定義されている、クレームされる装置と同様および／または同一の好適な実施形態を有する。

前記方法は好ましくは、クランプ部を締め付ける前に、第１のコネクタおよび第２のコネクタを通過した光信号を測定しながら、第１のコネクタおよび第２のコネクタを互いに対して回転方向に位置合わせするステップをさらに含む。

第１の光ファイバデバイスが光学形状検知可能デバイスである場合、光学コンソールからの光は、第２の光ファイバデバイスを介して第１の光ファイバデバイスに伝送され、第１のコネクタおよび／または第２のコネクタを互いに対して回転させながら、第１の光ファイバデバイスから反射された光の信号強度を測定することにより、反射光の信号強度が最大であるときに適切な回転方向の位置合わせが見つけられ得る。

本発明の好ましい実施形態が従属請求項に定義されている。クレームされる方法は、本明細書に記載されている、クレームされる装置と同様および／または同一の好適な実施形態を有する。

本発明の上記及び他の側面は、以下に記載される実施形態を参照しながら説明され、明らかになるであろう。

図１は、光ファイバデバイスのコネクタにおいて使用されるマルチコア光ファイバに接続された２つのＧＲＩＮレンズの側面図を示す。 図２は、形状検知モダリティにおける装置の配置の模式図を示し、作業空間が、左側の無菌ゾーンと右側の非無菌ゾーンとに概略的に分割されている。 図３ａ）～ｄ）は、外科環境における光接続デバイスのクランプ部のドレーピングの例を概略的に示し、図３ａ）および３ｃ）は側面図を示し、図３ｄ）は上面図を示し、図３ｂ）はドレープまたはソックスを単独で描く側面図を示す。 図４は、光接続デバイスのプラグ部の実施形態を光ファイバデバイスのコネクタとともに描く縦断面図を概略的に示す。 図５は、光ファイバデバイスのコネクタがプラグ内に挿入された状態の光接続デバイスのプラグ部の実施形態の斜視図を示す。 図６は、２つの光ファイバデバイスのコネクタが互いに接続された状態の光接続デバイスの実施形態の縦断面図を示す。 図７は、一実施形態に係る光接続デバイスのプラグ部のシャフトの断面図を示す。 図８は、一実施形態に係る光接続デバイスのプラグ部のシャフトの断面図を示す。 図９は、一実施形態に係る光接続デバイスのプラグ部のシャフトの断面図を示す。 図１０ａ）およびｂ）は、間に透明要素が設けられた２つのコネクタを概略的に示す。 図１１は、外側コアのずれ（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の関数として、マルチコア光ファイバの外側コア上の光信号のシミュレーションのグラフを示す。 図１２は、利用可能な信号対雑音比の関数として、マルチコア光ファイバの外側コアの最適位置を推定する際に生じる角度誤差のシミュレーションのグラフを示す。

光ファイバデバイスのコネクタを互いに光学的に接続するための光接続デバイスの実施形態の前に、ＧＲＩＮレンズを有するコネクタの一般的な説明を図１を参照して行う。図１は、光コネクタＯＣ１およびカウンタ光コネクタＯＣ２を示す。光コネクタＯＣ１は、光ファイバＦ１およびＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１を備える。光ファイバＦ１は、インターベンショナ処置においてガイドワイヤの光学的形状を検知するためにガイドワイヤ中に延在し得る。光ファイバＦ１は、ファイバコアＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３またはそれ以上のファイバコアを有するマルチコアファイバであり、ここで、ファイバコアＣ１２は、ファイバＦ１の長手方向中心軸ＬＣに関して中心コアである。

各ファイバコアＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３からの光線は、ＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１の端面ＩＦにおいてＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１に入り、コリメートされた光線としてＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１の端面ＯＦにおいてＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１から出る。ＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１のコリメーション効果は、当業者に知られているように、ＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１の１／４のピッチによるものである。コリメートされた光線はその後、ＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ２を有する光コネクタＯＣ２、および、例えば光学形状検出処置で使用される光学インテロゲータコンソールに接続されるパッチコードに含まれ得る光ファイバＦ２に入射する。

なお、ファイバコアＣ１１から来た光線は、ＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１およびＧＲＩＮ２中を伝播した後、ファイバコアＣ２３に入射し、すなわち、ファイバコアＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の画像は、ファイバコアＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３において反転される。

そのコンパクトさや、本来的に低い表面反射のため、ＧＲＩＮレンズは、医療インターベンショナルデバイスにおける光学形状検知技術のバックロード可能なバージョンに関する良い選択肢である。なぜなら、光は空気－ガラスへの移行において反射または屈折されず、例えばＧＲＩＮレンズの半径方向に伸びるＧＲＩＮプロファイルにおいて曲げられるからである。この特性は、接続が確立されたとき、例えば、光ファイバＦ１等の光ファイバとＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１とが融着接続され、接着され、または他の態様で屈折率を整合させられて押し合わせられたとき、全ての空気からガラスへの移行を排除するために利用される。反射が低くないと、光ファイバＦ１の残りの部分に沿った各地点から来る比較的弱い反射信号を圧倒するため、反射を低くする必要がある。コネクタＯＣ１とＯＣ２との間には、端面ＯＦ１およびＩＦ２における反射を低減または排除するために、薄い屈折率整合フォイルＩＭが配置されてもよい。

図１は、例えば１．３ｍｍであるＧＲＩＮレンズの典型的な長さＬ、および例えば０．３ｍｍであるＧＲＩＮレンズの典型的な直径ｄを示す。光ファイバＦ１とＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１との間の界面から始まる、光ファイバＦ１の第１の短いセクション（例えば、２０～４０ｍｍ）は、ファイバＦ１の形状再構成のために開始方向および開始位置を知るために、まっすぐに、または少なくとも既知の形状に維持されなければならない。したがって、バックロード可能なガイドワイヤの場合、ＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１および光ファイバＦ１の近位部分を含むコネクタＯＣ１は、比較的硬いロッドとして設計され、数センチメートルの長さを有し得る。

図２は、コンソールＣに接続されるパッチコードＰＣと光接続デバイスＯＣＤとを介して接続されるバックロード可能ガイドワイヤＧＷの使用を含み得る、低侵襲医療処置に典型的なモダリティを示す。そのようなガイドワイヤＧＷが、例えば検知または光送達のための光ファイバを含む場合、ガイドワイヤの近位端部分ＰＥは、図１のコネクタＯＣ１のようなコネクタであるという追加機能を有し、図１のコネクタＯＣ２のような、パッチコードＰＣの遠位端部分ＤＥに位置するカウンタコネクタと嵌合する必要がある。患者と直接接触するガイドワイヤＧＷは滅菌されている必要がある一方、パッチコードおよびコンソールは滅菌されていない可能性がある。無菌ゾーンには、近位端ＰＥにおけるガイドワイヤＧＷのコネクタも含まれ、すなわち、ガイドワイヤのコネクタも無菌でなければならない。ガイドワイヤの近位端上にカテーテルをバックロードして患者の体内に進める場合、ガイドワイヤＧＷの光コネクタ上でカテーテルが押される際にカテーテルが汚染されてはならない。対照的に、パッチコードＰＣの遠位端部分ＤＥの光コネクタは無菌である必要はなく、通常は無菌ではない。したがって、両コネクタ間、すなわち、光コネクタＯＣ１とＯＣ２とを互いに接続する光接続デバイスＯＣＤ内またはその付近には、無菌バリアＢを設けるべきである。一方、光コネクタＯＣ１とＯＣ２との間の光接続は、両コネクタ間の最適な光信号伝送のために、可能な限り良い光学的パフォーマンスを発揮する必要がある。バリアＢは光学的に透明で、十分に低い光学反射（典型的には－６０ｄＢ未満）を有していることが要求され、過度の光損失や収差を引き起こすことなく光を透過させる必要がある。

したがって、光接続デバイスＯＣＤの目的は、光接続を確立するとともに、光ファイバデバイス（例えば、ガイドワイヤＧＷおよびパッチコードＰＣ）のコネクタ間の無菌バリアを形成することでもある。そのような光接続デバイスＯＣＤは多数の部品を含み、ドレープまたはソックス、光学窓を備えたプラグ、プラグ中のクランプ力の伝達によって光ファイバデバイスを一体的に保持するためのクランプ、および２つの光ファイバデバイスの位置合わせを提供するためのメカニズムであり得る。

以下の説明では、同一の参照符号は同一のまたは類似の要素を示す。

図３ａ）～ｄ）を参照して、光接続デバイス１０に関連するドレーピングの構成の例が概略的に示されている。図３ａ）、３ｃ）、および３ｄ）には、プラグ部分のない光接続デバイス１０が示されている。図３ａ）および３ｃ）は、光接続デバイス１０が固定された手術台または患者台１２の側面図を示す。図面は縮尺通りではないことに留意されたい。図３ｄ）は、手術台１２の上面図を示す。図３ｂ）、ｃ）、およびｄ）は、患者（図示せず）の一部を覆うドレープ１４を示す。穴１６を通して手術を行うための穴１６等の穴が設けられ得る。穴は患者と位置合わせされ、光接続デバイス１０の位置から独立して移動させられ得る。光接続デバイス１０は、開口部１９を備えるレセプタクル２４を有するクランプ部１８とともに概略的に示されている。開口部１９には、例えばパッチコードのコネクタを接続するためのプラグ部（図示せず、後述）が挿入され得る。ドレープ１４は、光接続デバイス１０のポール２２が通過可能な穴２０を有し得る（好適には有さない可能性もある）。典型的には、図３ａ）に示されるように、接続デバイス１０をテーブル１２に取り付けるために、ドレープはポール２２の周りでテーブルから落ちる。光接続デバイス１０のクランプ部１８は、例えばガイドワイヤをパッチコードと接続する前に、図３ｂ）に示されるスカート２８を有するソックス２６で覆われてもよい。図３ｃ）は、スカート２８を有するソックス２６がクランプ部１８のレセプタクル２４およびポール２２を覆っている様子を示す。ソックス２６は穴３０を有し、穴の周囲がグロメット３２により補強されてもよい。クランプ部１８上に配置されると、穴３０はレセプタクル２４の開口部１９と合致する。スカート２８はドレープの上に位置してもよいし、ドレープの下に位置してもよい。また、二層スカートが使用されてもよく、第１の層はドレープの下に位置し、第２の層はドレープの上に位置する。

ドレープ１４、特にスカート２８を備えたソックス２６は、例えば、本明細書に記載されるように光接続デバイス１０を介してガイドワイヤコネクタとパッチコードコネクタとの間に無菌接続を提供するための手段の実施形態である。

図４は、光接続デバイス１０が適用され得るプラグ部を示す。図４は、プラグ部４０の実施形態の縦断面図を示す。また、図４は、第１の光ファイバデバイス４４の第１のコネクタ４２および第２の光ファイバデバイス４８の第２のコネクタ４６を示す。第１の光ファイバデバイス４４はガイドワイヤであってもよく、第２の光ファイバデバイス４８はパッチコードであってもよい。コネクタ４２は、ＧＲＩＮレンズ５０およびＧＲＩＮレンズに固定接続された光ファイバ５２を含み、コネクタ４６は、ＧＲＩＮレンズ５４およびＧＲＩＮレンズに固定接続された光ファイバ５６を含み得る。

プラグ部４０は、中央ルーメン６０（中立ルーメン）を有するシャフト５８を有し、中央ルーメンはシャフト５８内で長手方向に延びる。シャフト５８は細長く、シャフト軸６２を有する。中央ルーメン６０は第１のコネクタ４２を受け入れるように構成される。プラグ部４０はさらに、第１のコネクタ４２をルーメン６０に挿入するための挿入開口部６６を有するキャップ６４を有する。図４では、第１のコネクタ４２がルーメン６０内に滑り込まれようとしている。ルーメン６０の内面６１は、コネクタ４２のガイド面として機能する。

プラグ部４０はさらに光学窓６８を備え、光学窓は、キャップ６４が配置されるシャフト５８の第１の端部から長手方向に間隔を空けて配置された固体要素６９、例えばフレキシブルな弾性透明要素（例えばホイル）を有する。図４には、窓６８のキャップ６４に面する側とは反対側で光学窓６８と接触する第２のコネクタ４６が示されている。光学窓６８は、ルーメン６０を含むシャフト５８の内部を環境から閉じる。ＧＲＩＮレンズ５４と光学窓６８との良好な光学的接触のために、第２のコネクタ４６が光学窓６８に緩やかに押しつけられるよう、第２のコネクタはバネ式であってもよい。

プラグ部４０はさらに、中央ルーメン６０と流体連通する１つまたは複数の細長いチャネル７０を含む。図４に示す実施形態では、チャネル７０とルーメン６０との間の流体連通は、光学窓６８の近くのチャンバ７２によって達成される。したがって、光学窓６８は、中央ルーメン６０とチャネル７０との間の流体連通を妨げない。１つまたは複数のチャネル７０は、光コネクタ４２および／または光コネクタ４６の挿入および引き込み中にルーメン６０内の圧力を均等化する機能を有する。チャンバ７２はまた、光学窓６８がコネクタ４６によってわずかに押し込まれることを可能にする。

光学窓６８はまた、非無菌であり得るコネクタ４６と無菌であるコネクタ４２との間の無菌バリアとして機能する。光学窓６８はまた、気体または流体が光学窓６８の同じ側に留まることを保証する。

全体として、無菌バリアは、光学窓６８、およびプラグ部４０の残りの部分によって形成される。したがって、プラグ部４０は、光コネクタ４２側の無菌性を改善する役割を果たす。

プラグ部４０のシャフト５８は、押出部品として製造されてもよい。他の実施形態では、キャップ６４およびシャフト５８は、射出成形によって１つの部品として製造されてもよい。さらに他の実施形態では、キャップ６４が射出成形によって製造され、シャフト５８に取り付けられてもよい。光学窓６８は、上記プロセスのいずれかの間に、特に射出成形プロセス中にシャフト５８に取り付けられ得る。

図５はプラグ部４０の斜視図を示し、光ファイバデバイス４４（例えばガイドワイヤ）のコネクタがプラグ部４０内に挿入されている。プラグ部４０は、デバイス４４のコネクタ部を受け入れるための内腔を有するシャフト５８を含む。したがって、デバイス４４のコネクタは図５では見ることができない。プラグ部４０は、図４と同様のキャップ６４を備えているが、キャップ６４は、後述するようにプラグ部４０をクランプとスナップフィットするためのスナップフィット部またはクリック部として機能する突出部または部分７４を有する点で異なる。

図５に示されるように、キャップ６４は、コネクタ４２をプラグ部４０内に挿入するのを容易にする挿入開口部６６を備える漏斗状またはトランペット状の端部を有してもよい。

図４および図５に示されるように、キャップ６４は、シャフト軸６２を横断する外径を有し、その外径は、シャフト５８の外径の５倍より大きくてもよい。例えば、シャフト５８は約１から４ｍｍの外径を有し、キャップ６４は約１ｃｍから５ｃｍの外径を有し得る。

図６は、プラグ部４０およびクランプ部１８を備えた光接続デバイス１０を示し、プラグ部４０とクランプ部１８とが互いに接続された状態が示されている。第１の光ファイバデバイス４４の第１のコネクタ４２は、プラグ部４０のシャフト５８内に挿入された状態で示されており、ここで、コネクタ４２は、コネクタ４２の最外コネクタ端が光学窓６８に接触するように配置される。クランプ部１８は、プラグ部４０（ここではプラグ部４０のシャフト５８）に力を加えるように構成され、クランプ部１８が締め付けられるまたは閉じられると、前記力がプラグ部４０（特にシャフト５８のみ）を変形させる。プラグ部４０のシャフト５８を変形させることにより、コネクタ４２がクランプされ、光軸でもあるシャフト５８のシャフト軸６２に対して所定の位置および向きに保持される。図６に示す例では、クランプ部１８は、プラグ部４０のシャフト５８にクランプ力を及ぼす円錐状クランプ部６３を含む。ただし、クランプ手段の他の設計が使用され得る。クランプ部１８は、構造８０をさらに備える。構造８０は、ナット８２として構成され得る、クランプ部１８を締め付ける（閉じる）および緩める（開く）ための手段を備える。ナット８２は、ナット８２が締め付けられたときにクランプ口部１８を圧縮し、よってプラグ部４０のシャフト５８を圧縮するように円錐部６３に対して移動するように構成されたカプラー８４と協働する。構造８０は、ナット８２と螺合する当接部８６をさらに有する。ナット８２が締められると、ナットはカプラー８４を当接部８６の方向に押し、それにより円錐部６３を徐々に圧縮する。

クランプ部１８（ここではクランプ部１８の構造８０）はさらに、図６に示されるように、第２の光ファイバデバイス４８の第２のコネクタ４６を受け入れて保持するように構成される。例えば、カプラー８４は、第２のコネクタ４６のホルダー９０が挿入されて保持される受け入れ孔８８を有し得る。また、ホルダー９０は、ホルダー９０内に第２のコネクタ４６を受け入れて保持するための受け入れ孔９２を有する。光接続デバイス１０によってコネクタ４２と４６との間の接続が確立されたとき、第１および第２のコネクタが、ここではシャフト軸６２によって定義される光軸に沿ってまっすぐ整列されるように、第２のコネクタ４６は、プラグ部４０のシャフト５８のシャフト軸６２と整列するように保持される。光学窓６８との良好な光学的接触を確立するために、第２のコネクタ４６は受け入れ孔９２からわずかに突出していてもよい。

以下では、第１の光ファイバデバイス４４の第１のコネクタ４２を第２の光ファイバデバイス４８の第２のコネクタ４６と光学的に接続する方法を説明する。説明される方法は、図６に示されるような光接続デバイス１０を使用し得る。

第１のステップにおいて、プラグ部４０と、パッチコード４８の第２のコネクタ４６が取り付けられたクランプ部１８とが提供される。そして、ドレープ１４またはソケット２６のような滅菌ドレープがクランプ部１８上に被せられる。次に、先に滅菌されていてもよいプラグ部４０が、ドレープ１４のグロメット３２で補強された穴３０に挿入される。プラグ部４０のキャップ６４は穴３０よりも大きいので、キャップ６４は穴３０を塞ぐ。このようにして、ドレープ１４は、キャップ６４とクランプ部１８との間に密封を形成する。プラグ部４０のキャップ６４は、プラグ部４０を操作するとき、特に、プラグ部をクランプ部１８に挿入したり、クランプ部１８から取り外したりするときにハンドルとして使用され得る。

プラグ部４０のキャップ６４のスナップフィット部７４によって、プラグ部４０はクランプ部１８にスナップフィットされるまたはカチッと嵌められる。この段階において、プラグ部のシャフト５８は、クランプ部１８の円錐状の圧縮可能部分内に収められている。この段階において、シャフト５８の端部は窓６８に近接している。図６の実施形態では、プラグ部４０がクランプ部１８内に捕らわれるまで、ナット８２を当接部８６に対してさらに少しねじ込むことにより、この段階でクランプ部１８をわずかに締め付けてもよい。その後、光ファイバデバイス４４のコネクタ４２が、キャップ６４の挿入開口部６６を通してプラグ部４０のシャフト５８のルーメン６０（図４）内に挿入され得る。そして、コネクタ４２がまだスライド可能であり、かつルーメン６０内のシャフト軸６２を中心に回転可能である程度に、クランプ部１８がさらに締め付けられ得る。例えば、光ファイバデバイス４４の光ファイバの中心コア（図１参照）から適切な光信号が認められるよう、コネクタ４２は、コネクタ端部が窓６８に接触するまでルーメン６０内を完全に押し進められる。次に、クランプ部１８をさらに適切に締め付けることにより、コネクタ４２が所定位置に固定される。コネクタ４６に対するコネクタ４２の外側ファイバコア（図１参照）の回転整列はどちら側から行われてもよく、すなわち、光ファイバデバイス４４または光ファイバデバイス４８を回転させることにより行われ得る。図６に示す例では、コネクタ４２と４６との間の最適な信号結合が見つかるまで、第２の光ファイバデバイス４８、例えばパッチコードを回転させることが好ましい。

コネクタ４２と４６との間の適切な回転整列がコネクタ４２の回転によって見出されると、第２のコネクタ４６に対して第１のコネクタ４２を位置および向きに関してクランプして保持するために（また、プラグ部４０のシャフト５８のシャフト軸６２との整列でもある）、クランプ部１８がさらに締め付けられる。

コネクタ４２と４６との間の適切な回転整列をコネクタ４６の回転によって見つける場合、第２のコネクタを内部に保持するホルダー９０を回転させることにより回転させられる第２のコネクタ４６に対して第１のコネクタ４２を位置および向きに関してクランプして保持するために、事前にクランプ部１８をさらに締め付ける必要がある。

医療処置ごと、または患者ごとに、１つの無菌プラグ部４０のみを使用することが可能である。プラグ部４０を取り外すと、一時的に無菌バリアが破られる。１つのプラグ部４０が複数の光ファイバデバイスについて使用可能であり、摩耗する前に交換され得る。

上記方法では、第２のコネクタ４６は事前に、すなわち、プラグ部４０がクランプ部１８に挿入される前に、クランプ部１８内に挿入される。第２のコネクタ４６（したがって、第２の光ファイバデバイス４８）は、クランプ部１８を手術室に持ち込むよりも前にクランプ部１８に接続され得る。

図６は、クランプ部１８の設計の一例を示しており、他の設計が想定され得ることに留意されたい。クランプ部１８の実際の設計とは無関係に、クランプ部１８は好ましくは、光学形状検知処置におけるガイドワイヤの形状再構成の出発点となる明確な方向を与えるために、第１のコネクタ４２（ガイドワイヤのコネクタであり得る）を比較的真っ直ぐに保持する。

好ましくは、クランプ部１８およびプラグ部４０は、クランプ部１８が締め付けられたときにコネクタ４２がずれないように、長手方向軸（軸６２）に関して回転対称性を有する。

上述のように、第１のコネクタ４２は、プラグ部４０、特にそのシャフト５８の変形によってプラグ部４０内でクランプされ、この変形は、クランプ部が締め付けられたときにクランプ部１８によってプラグ部４０に及ぼされる。プラグ部４０の弾性変形が好ましい。無菌バリアを破壊することなく、同じプラグ部４０でクランプおよびクランプ解除を繰り返すことができるよう、プラグ部４０の塑性変形、すなわち非弾性または永久変形は制限されるべきである。プラグ部４０の材料は、第１のコネクタを容易に滑り込ませるのに十分に滑らかである必要があるが、クランプ部１８が締め付けられてプラグ部４０がコネクタ４２に向かって圧縮されるとき、コネクタ４２とプラグ部４０の材料との間に十分な摩擦が要求される。

図７は、プラグ部４０のシャフト５８の他の実施形態の断面図を示す。上述のように、シャフト５８は、シャフト５８の中央ルーメン６０と流体連通する１つまたは複数のチャネル７０を有し得る。図４に示されるように、流体連通はチャンバ７２を介して達成され得る。図７の実施形態では、そのようなチャネル７０が８つ存在し、角度をずらして分配された態様で、特にルーメン６０を中心に角度をずらして等間隔で中央ルーメン６０を囲む。図７では、シャフト５８が誇張された寸法で描かれていることに留意されたい。シャフト５８の外径は数ｍｍ程度に小さくてもよく、例えば約２ｍｍであってもよい。中央ルーメン６０は、約１ｍｍ以下、典型的には０．０３５インチ（０．８８９ｍｍ）、０．０１８インチ（０．４６ｍｍ）および０．０１４インチ（０．３６ｍｍ）の内径を有し、チャネル７０は約０．５ｍｍの内径を有し得る。

図８は、角度をずらして分配された態様で中央ルーメン６０を囲む６つのチャネル７０を備えたシャフト５８の別の実施形態を示す。６つのチャネル７０を有するプラグ部４０は、クランプ部１８によってプラグ部４０に付与される圧縮力を増大させる際に有利であり得る。なぜなら、シャフト５８内のコネクタ４２をクランプするのに必要な力と比較して、プラグ部４０の一部で塑性変形が開始するのはより大きな力においてであるからである。したがって、加えられる力の許容範囲が改善される。これは、プラグ部４０、特にシャフト５８に使用される材料にもいくらか依存するが、主には、チャネル７０の位置および直径の設計に起因する幾何学的効果である。特に、一例では、直径３ｍｍのシャフト５８に対して、内径が０．５８ｍｍの６つのチャネルが０．９１ｍｍの中央ルーメン６０を取り囲み得る。

図９はシャフト５８のさらなる実施形態を示す。この実施形態では、各チャネル７０は中央ルーメン６０を取り囲み、また、ルーメン６０に沿って、各チャネルの長さの少なくとも一部にわたってルーメン６０と連通する。言い換えれば、この実施形態ではチャネル７０はルーメン６０の一部である。このような構成は、射出成形によりプラグ部４０またはシャフト５８を製造する上で有利である。機械的コンプライアンスを向上させるために、シャフト５８の外周にくぼみ９６が設けられてもよい。

プラグ部４０がクランプ部１８によって圧縮される前であっても、プラグ部４０のシャフト５８の中央ルーメン６０の内径がコネクタ４２の外径にフィットする場合、すなわち、プラグ部４０が圧縮されていない状態で中央ルーメン６０の内径がコネクタ４２の外径に略対応する場合、好ましい。しかし、上述のように、プラグ部４０が圧縮されていない状態では、コネクタ４２はルーメン６０内で滑らかにスライド可能でなければならない。

図６に示すように、光学窓６８を間に挟んでコネクタ４２と４６とを合わせるときにいくらかの空隙が残り、これは、光学反射や屈折を引き起こす可能性がある。これについて、図１０ａ）および図１０ｂ）を参照して説明する。図１０ａ）および図１０ｂ）は、図１と同様に、ＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１およびＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ２、並びに光ファイバＦ１および光ファイバＦ２をそれぞれ備えるコネクタＯＣ１およびコネクタＯＣ２を、コネクタＯＣ１およびコネクタＯＣ２が押し合わせられる前の状態で示す。図１０ａ）は、コネクタＯＣ１およびコネクタＯＣ２のコネクタ端部の研磨プロセスの結果生じ得る、端面ＯＦ１および端面ＩＦ２の小さいが避けられない角度を示す。コネクタ端部ＯＦ１のそのような角度は、光ファイバＦ１の単一ファイバコアからの光が、光軸に対して平行ではなく角度をつけてＧＲＩＮレンズＧＲＩＮ１から出るという結果をもたらし得る。光コネクタＯＣ２のコネクタ端部ＩＦ２においても同様の収差が生じ得る。図１０ａ）および図１０ｂ）に示すように、コネクタ端部ＯＦ１の幾何学的形状がコネクタ端部ＩＦ２の幾何学的形状と異なる場合、この問題は増大する。

コネクタ端部ＯＦ１およびコネクタ端部ＩＦ２の間の幾何学的相違を克服するために、光コネクタＯＣ１と光コネクタＯＣ２との間に屈折率整合透明要素ＩＭが配置される。透明要素ＩＭは、コネクタＯＣ１とコネクタＯＣ２とを押し合わせたときに透明要素ＩＭが変形され、両コネクタ端部ＯＦ１およびＩＦ２間の幾何学的相違を補償するのに十分な厚さおよび十分な圧縮性を有する必要がある。また、透明要素ＩＭの屈折率整合特性により、両コネクタ端部間の幾何学的相違に起因する光学収差が排除される。このような透明要素ＩＭは、図６に示されるように光接続デバイス１０の光学窓６８としての使用、および光接続デバイス１０のプラグ部４０については図４に示されるように好ましい。

本明細書で説明されるように、コネクタ４２および４６を互いに光学的に接続する方法は、プラグ部４０をクランプ部１８内に挿入すること、およびプラグ部４０と接触するまで、クランプ部１８を事前締め付けすることを含み得る。方法はさらに、第１の光ファイバデバイス４４のコネクタ４２を、プラグ部４０のシャフト５８のルーメン６０内に挿入することを含み得る。クランプ部１８をさらに所与の変位量だけ締め付けることにより、プラグ部４０が圧縮されて弾性変形する。第１のコネクタ４２がプラグ部４０のルーメン６０内に挿入されるとき、クランプ部１８によって加えられる力は、シャフト５８内でコネクタ４２がスライド可能である、特に、コネクタ４２がシャフト軸６２を中心に回転可能である力のレベルでなければならない。したがって、コネクタ４２の最終的なクランプのための、すなわちシャフト５８のガイド内面に対してコネクタ４２を保持するのに十分な摩擦を与えるための力のレベルはより高い。

例えば、シャフト５８の材料の線形弾性材料挙動を想定する場合、図７および図８に示されるようなプラグ部４０のシャフト５８の断面形状の機械的挙動は以下のようになり得る。塑性変形時の長さあたりの接触力（最小クリアランス）は１２．６Ｎ／ｍｍである。スチール上の材料ＰＥＢＡＸ５５３３の摩擦係数が０．３であると仮定した場合、長さあたりの引き抜き力は３．８Ｎ／ｍｍである。合計クランプ長が約３０ｍｍの場合、合計の力は１１４Ｎであり、一方、約５Ｎが必要とされる（摩擦によりプラグ部４０内にコネクタ４２を保持するための５００ｇの荷重に対応する）。したがって、塑性変形が発生する長さあたりの接触力よりもはるかに小さい、０．５５Ｎ／ｍｍの接触力が要求される。クランプ部１８およびプラグ部４０の協働により、コネクタ４２が非常に良好に保持されることが実験的に見出された。ただし、実際には摩擦係数は０．３Ｎ／ｍｍよりも大幅に低くなる可能性があり、クランプ力は上記の値よりも高い可能性があることに留意されたい。

上記方法では、光接続デバイス１０の良好な光学的パフォーマンスのために、コネクタ４２およびコネクタ４６を互いに対して適切に位置合わせすることが不可欠である。コネクタ４２および４６を互いに位置合わせするプロセスは次のように実行され得る。コネクタ４２をプラグ部４０内に挿入するとき、コネクタ４２は底に着くまで、すなわち、コネクタ４２の光ファイバの中心コア上の光信号が受信されるまで、窓６８へと滑り込まれる。次に、第２の光ファイバデバイス４８（したがって第２のコネクタ４６）および／または第１の光ファイバデバイス４４（したがって第１のコネクタ４２）のいずれかが光軸（軸６２）を中心に回転させられ、第１および第２の光ファイバデバイスの光ファイバの外側コア上の光信号がモニタされる。外側コア上で信号が検出されると、デバイス４４および／またはデバイス４８はさらに、最適な向きにわたり、最適な位置を中心として合計でθ_{ｒａｎｇｅ}の範囲にわたり回転させられる。さらに、最適な向きを見つけるために、外側コア上の光信号が角度の関数として分析される。図１１は、信号対雑音比（ＳＮＲ）が２０ｄＢであり、モードフィールド径が６μｍであり、ファイバ中心からの外側コアの幾何学的距離が３５μｍであるシステムについての位置ずれの関数として、外側コア上の光信号のシミュレーションを示す。この場合、限られたＳＮＲに起因して、アルゴリズムは－２．４６ｍｒａｄにおいて最適値を見つけるが、実際には０ｍｒａｄである。

外側コア上の光信号を分析した後、光ファイバデバイス４４および／または光ファイバデバイス４８は、計算された最適位置まで回転により戻される。上記プロセスは、図２の光学コンソールＣを使用して実行され得る。

さらなる精度のために、上記の各ステップで、偏光バランス処置が適用されてもよい。

最適向きを決定する精度δθに関して、次の式が成立する。

ここで、θ_{ｒａｎｇｅ}はスキャンが実行される範囲であり、Ｎはこの範囲内の測定数であり、ＳＮＲは信号対雑音比である。図１２は、利用可能なＳＮＲの関数としての外側コア上の光信号のシミュレーションを示す。各ポイントについて、シミュレーションが１０００回実行された。このシミュレーションは、十分なＳＮＲおよび測定ポイントでｍｒａｄオーダーの精度が実現可能であろうことを示す。光ファイバの３つの外側コア全ての光信号を使用して最適位置を決定することにより、精度がさらに向上され得る。

第２のコネクタ４６に対して第１のコネクタ４２を回転させるため、または第１のコネクタに対して第２のコネクタ４６を回転させるために、光ファイバの１つまたは全ての外側コア上の光信号を用いた光学的フィードバック制御下で対応するコネクタを回転させ、最適位置を調整し得る機械的回転機構（図示せず）が設けられてもよい。

光学窓６８の透明要素は、好ましくは、弾性であって十分な強度を有する。また、好ましくは、透明要素は、コネクタ４２および４６のＧＲＩＮレンズの屈折率と合致する屈折率を有する。さらに好ましくは、透明要素は、例えば２０～４００μｍ、典型的には８０μｍの十分な厚さを有する。透明要素はさらに、例えば形状検知処置で使用される波長に対して透過性を有するべきである。透明要素は、例えば、ヒートシーリングによって、または接着剤を使用して、プラグ部４０に密封取り付けされ得る。さらに、光学窓６８の透明要素は滅菌可能であることが好ましい。

光学窓６８の透明要素に適した材料は、Ａｍｃｏｒ（Ｂ）からのポリエステル／アクリルデベロップメント製品、エチレン酢酸ビニルコポリマー、メチルフェニルシリコーン、ポリエチルメタクリレートである。透明要素はまた、異なる機械的特性（強度および柔軟性）を満たすために、異なる材料からなる層構造で構成されてもよい。この場合、異なる材料の屈折率は同じでなければならない。

本発明は、図面および上記において詳細に図示および記載されているが、かかる図示および記載は説明的または例示的であり、非限定的であると考えられるべきである。本発明は、開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態の他の変形例が、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲から、クレームされる発明に係る当業者によって理解及び実施され得る。

特許請求の範囲において、「含む」という用語は他の要素またはステップを排除するものではなく、単数形は複数を除外しない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たし得る。複数の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているからといって、これらの手段の組み合わせが好適に使用することができないとは限らない。

特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 第１の光ファイバデバイスの第１のコネクタを第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタと光軸に沿って光学的に接続するための医療用の光接続デバイスであって、前記光接続デバイスはプラグ部およびクランプ部を備え、
   前記プラグ部は、長手方向シャフト軸を有する細長いシャフトと、前記第１のコネクタを受け入れるための、前記シャフト軸に沿って前記シャフト中を延びる内腔とを有し、前記プラグ部はさらに、前記シャフトの第１の端部においてキャップを有し、前記キャップは、前記第１のコネクタを前記内腔内に挿入するための挿入開口部を有し、前記挿入開口部は、前記内腔と位置合わせされ、かつ前記内腔と連通し、前記プラグ部は、前記内腔を含む前記シャフトの内部を環境に対して閉じる固体要素を有する光学窓を有し、前記プラグ部は、少なくとも部分的に変形可能であり、
   前記プラグ部は、少なくとも部分的に前記クランプ部内に挿入されるように構成され、前記クランプ部は、前記プラグ部が前記クランプ部内に少なくとも部分的に挿入されたとき、且つ、前記第１のコネクタが前記プラグ部の前記シャフトの前記内腔内に挿入されたとき、前記第１のコネクタを前記光軸に対して所定の位置および向きにクランプして保持するように、前記クランプ部が締め付けられて前記プラグ部を変形させる力を、前記プラグ部に加える、光接続デバイス。
2. 穴を有し、前記クランプ部上に配置された、滅菌ドレープと、前記光接続デバイスは協働し、前記プラグ部の前記シャフトが、前記穴を通って前記クランプ部内に挿入可能である、請求項１に記載の光接続デバイス。
3. 前記キャップと前記クランプ部との間に配置されたとき前記滅菌ドレープによって、前記プラグ部の前記キャップおよび前記クランプ部が密閉される、請求項２に記載の光接続デバイス。
4. 前記シャフトの前記内腔は、前記シャフトの中心に配置され、前記シャフトは、少なくとも１つの細長いチャネルを有し、前記シャフトは、さらに、前記内腔内部と、前記チャネルの内部を流体が連通するよう、前記チャネルの端部と、前記シャフトとの間にチャンバを有する、請求項１に記載の光接続デバイス。
5. 前記シャフトは、前記内腔の周りに前記内腔の中心から等距離で等間隔で分配されて配置された複数の前記チャネルを有する、請求項４に記載の光接続デバイス。
6. 前記プラグ部の前記シャフトは弾性変形可能である、請求項１に記載の光接続デバイス。
7. 前記光学窓の前記固体要素は、前記第１のコネクタの第１の光学要素および前記第２のコネクタの第２の光学要素のうちの少なくとも１つの屈折率と合致する屈折率を有する透明要素を含む、請求項１に記載の光接続デバイス。
8. 前記光学窓の前記固体要素は、前記内腔の長手方向において弾性変形可能な透明要素を含む、請求項１に記載の光接続デバイス。
9. 前記プラグ部の前記キャップは、前記クランプ部内にスナップフィットされる部分を有する、請求項１に記載の光接続デバイス。
10. 前記プラグ部の前記キャップは、前記挿入開口部を含む漏斗状またはトランペット状の端部を有する、請求項１に記載の光接続デバイス。
11. 前記光接続デバイスは、前記第１のコネクタが前記プラグ部内に挿入されるときであって、前記クランプ部が締め付けられる前、前記第１のコネクタが前記シャフト軸を中心として前記プラグ部に対して回転することを許容し、かつ／または、前記第１のコネクタが配置されるときであって、前記クランプ部が締め付けられた後、前記第２のコネクタが前記第１のコネクタに対して回転することを許容する、請求項１に記載の光接続デバイス。
12. 前記プラグ部の前記シャフトは、前記クランプ部が締め付けられていないとき、前記第１のコネクタが前記シャフト内で摺動することを可能にし、前記クランプ部が締め付けられたとき、前記第１のコネクタを所定の位置に保持するための摩擦を提供するガイド内面を有する、請求項１に記載の光接続デバイス。
13. 前記第２の光ファイバデバイスの前記第２のコネクタを前記クランプ部に接続して保持する構造をさらに備える、請求項１に記載の光接続デバイス。
14. 第１の光ファイバデバイスの第１のコネクタを第２の光ファイバデバイスの第２のコネクタと光学的に接続する方法であって、前記方法は、
    細長いシャフト中を延びる内腔を備えた当該シャフトを有するプラグ部と、挿入開口部を有する前記シャフトの第１のシャフト端部におけるキャップとを提供するステップであって、前記挿入開口部は、前記内腔と位置合わせされ、かつ前記内腔と連通し、前記内腔は、前記内腔を含む前記シャフトの内部を環境に対して閉じる固体要素を有する光学窓を有する、前記プラグ部と前記キャップとを提供するステップと、
    クランプ部を提供するステップと、
    前記第２のコネクタを前記クランプ部に接続するステップと、
    前記光学窓が、前記光学窓の片側において前記第２のコネクタと接触するよう、前記プラグ部を少なくとも部分的に前記クランプ部内に挿入するステップと、
    前記第１のコネクタが反対側において前記光学窓と接触するよう、前記第１のコネクタを前記プラグ部内に挿入するステップと、
    前記クランプ部を締め付けて前記プラグ部に力を加えることで、前記第１のコネクタをクランプして、前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに対して所定の位置および向きに保持するよう、前記プラグ部を変形させるステップとを含む、方法。
15. 前記クランプ部を締め付ける前に、前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタを通過した光信号を測定しながら、前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタを互いに対して回転方向に位置合わせするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
    

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